Российские исследователи создали «умные» удобрения

Дата публикации: 4 августа 2017 06:13

Учёные Сибирского федерального университета и Красноярского научного центра СО РАН создали "умные удобрения". Исследователи соединили традиционное удобрение с биоразлагаемым полимером, что позволило замедлить процесс разложения и выделения в почву питательного вещества. В итоге повысилась эффективность использования подкормки, а нагрузка на окружающую среду снизилась.

По словам руководителя работ профессора СФУ, заведующей лабораторией Института биофизики КНЦ СО РАН Татьяны Воловой, разработка препаратов нового поколения с использованием биоразрушаемых материалов, которые разлагаются под воздействием микрофлоры до безвредных продуктов и обеспечивают постепенный выход активного начала в почву, является новейшим направлением исследований в области сельского хозяйства.

Например, азот — один из элементов, которого часто не хватает для роста и развития растений. Доступного для растений азота в почве обычно мало. Более того, его соединения химически очень подвижны и легко вымываются из почвы. В связи с этим возникает задача разработки таких форм азотных удобрений, которые обеспечивают медленный выход азота и постоянство его концентрации в почве.

"Ключевым моментом для создания таких препаратов является наличие экологически безопасного и биоразрушаемого материала. Нами разработаны и реализованы технологии синтеза биоразрушаемых полиэфиров микробиологического происхождения, эффективных в качестве материала для изделий биомедицинского назначения, а также изучены закономерности их разложения в почве и других средах", — рассказывает Татьяна Волова.

Для создания медленно разлагающихся конструкций исследователи использовали биоразлагаемый полимер под названием поли-3-гидроксибутират (П3ГБ). Учёные смешивали порошок биополимера с древесной мукой и нитратом аммония. Полученную массу прессовали в таблетки и использовали в экспериментах с пшеницей.

Стадии разрушения биоразлагаемой таблетки с добавкой нитрата аммония.

Было протестировано несколько вариантов подкормки растений. Пшеницу выращивали без удобрений, с добавкой чистого нитрата аммония, с применением прессованных таблеток и таблеток, дополнительно покрытых слоем плёнки из биополимера. Наилучших результатов удалось добиться при внесении удобрения, упакованного в двойную защиту, когда ядро таблетки, включающее удобрение и П3ГБ (и в некоторых случаях древесную муку) покрывалось полимерной плёнкой. В этом случае за счёт медленного разложения плёнки и самой таблетки удобрение поступало в почву с относительно стабильной скоростью в течение двух месяцев. Биомасса пшеницы в эксперименте со сложно упакованным удобрением также была максимальной и почти на четверть превышала биомассу пшеницы, выращенной при добавке обычного удобрения.

"У таких конструкций два очевидных плюса. Во-первых, после однократного внесения гранул растение обеспечивается удобрением на протяжении нескольких месяцев, что избавляет от необходимости дополнительного внесения питательных добавок. Во-вторых, не происходит загрязнения почвы, грунтовых и поверхностных вод избыточными соединениями азота. Созданные матриксы будут использованы в качестве прототипа сельскохозяйственных препаратов с контролируемым временем выхода удобрений", — пояснил один из авторов исследования, научный сотрудник Института биофизики КНЦ СО РАН, кандидат биологических наук Анатолий Бояндин.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry.

Напомним, что ранее сочинские учёные вывели новые морозостойкие сорта чая и разработали особую систему внесения удобрений. Тем временем биологи ТГУ с помощью дождевых червей перерабатывают отходы в удобрения.